A tudósok eddig a legnagyobb és legösszetettebb kvantum-számítógépes hálózatot készítették, és 20 különféle összefonódott kvantbitet vagy kvitet bocsátottak egymáshoz.
A csoport ezután képes volt elolvasni az összes úgynevezett kvitet, és elkészítette a kvantum "rövid távú memória" prototípusát a számítógép számára. Míg a múltbeli erőfeszítések a részecskék nagyobb csoportjait beleolvadtak az ultrahideg lézerekbe, ez az első alkalom, hogy a kutatók megerősítették, hogy valóban egy hálózatban vannak.
A kutatás, amelyet április 10-én publikáltak a Physics Review X folyóiratban, a kvantum-számítógépeket új szintre állítja, közelebb állva az úgynevezett „kvantumelőnyhöz”, ahol a kvitek meghaladják a szilikon-chip alapú számítógépek klasszikus bitjeit. .
A bittől a kvitetig
A hagyományos számítás 0 és 1 közötti bináris nyelven alapul - mindössze két betûvel ábécé, vagy egy gömb sorozat, amely az északi vagy a déli pólusra repül. A modern számítógépek ezt a nyelvet használják azáltal, hogy elküldik vagy leállítják a fém- és szilíciumáramkörökön keresztül áramló áramot, átkapcsolják a mágneses polaritást vagy más olyan mechanizmusokat használnak, amelyek kettős „be- vagy kikapcsolt” állapotban vannak.
A kvantumszámítógépek azonban más nyelvet használnak - végtelen számú "betűvel".
Ha a bináris nyelvek a földgömb északi és déli pólusát használják, akkor a kvantumszámítás az összes pontot használja a közöttük. A kvantumszámítás célja a pólusok közötti összes terület felhasználása.
De hol lehet ilyen nyelvet írni? Nem olyan, mintha a kvantumügyet megtalálná a hardveráruházban. Tehát a csapat kalciumionokat csapdába ejtett lézersugarakkal. Az ionok energiával történő impulzusával az elektronok az egyik rétegből a másikba mozoghatnak.
A középiskolás fizikában az elektronok két réteg között ugrálnak, mint egy autó, amely megváltoztatja a sávokat. De a valóságban az elektronok nem léteznek egy helyen vagy egy rétegben - sokban ugyanakkor léteznek, ezt a jelenséget kvantum-szuperpozíciónak nevezik. Ez a furcsa kvantum viselkedés lehetőséget kínál egy új számítógépes nyelv kidolgozására - olyan, amely végtelen lehetőségeket használ fel. Míg a klasszikus számítástechnika biteket használ, addig ezek a szuperpozícióban lévő kalciumionok kvantum-bitekké vagy kvitekké válnak. Míg a múltbeli munka korábban ilyen kviteket készített, a számítógép elkészítésének trükk az, hogy ezeket a kviteket egymáshoz kell beszélni.
"Mindezeknek az egyedi ionoknak a birtoklása nem igazán az, ami érdekli" - mondta a Live Sciencenek Nicolai Friis, az első cikk szerzője és a bécsi kvantumoptikai és kvantuminformációs intézet vezető kutatója. "Ha nem beszélnek egymással, akkor csak egy nagyon drága klasszikus számítás lehetséges, amit velük megtehetsz."
Beszélő bitek
Annak érdekében, hogy a kviteket "beszélik", ebben az esetben a kvantummechanika egy másik bizarr következményeire támaszkodtak, az úgynevezett összefonódásra. Összekapcsolódás az, amikor úgy tűnik, hogy két (vagy több) részecske összehangoltan, egymástól függően működik, még ha hatalmas távolságok is elválasztják egymást. A legtöbb szakértő úgy gondolja, hogy a részecskék beilleszkedése kulcsfontosságú, mivel a kvantumszámítási katapultok a laboratóriumi kísérletektől a számítási forradalomig terjednek.
"Húsz évvel ezelőtt két részecske összegabalyodása nagy ügy volt" - mondta a Live Sciencenek a tanulmány társszerzője, Rainer Blatt, az osztrák Innsbrucki Egyetem fizikai professzora. "De amikor valóban megy, és kvantumszámítógépet akar építeni, akkor nem csupán öt, nyolc, 10 vagy 15 kvbittel kell dolgoznia. Végül sok-sok más kvittal kell dolgoznunk."
A csapatnak sikerült 20 részecskét összekapcsolnia egy ellenőrzött hálózatba - még mindig hiányzik egy igazi kvantumszámítógépről, de a mai napig a legnagyobb ilyen hálózat. És miközben még meg kell erősíteniük, hogy mind a 20 teljesen összefonódnak egymással, ez szilárd lépés a jövő szuperszámítógépei felé. A kvitek eddig nem haladták meg a klasszikus számítógépes biteket, de Blatt szerint ez a pillanat - amelyet gyakran kvantumelőnynek hívnak - jön.
"A kvantumszámítógép soha nem fogja kicserélni a klasszikus számítógépeket; ez kiegészíti őket" - mondta Blatt. "Ezek a dolgok megtehetők."
